Путилов, прибывший с бригадой в Удьятунь, совместно с командиром 22-й дивизии Новиковым составили план атаки сопки. Три полка Новикова должны наступать с фронта со стороны Удьятунь, а бригада Путилова переходила в наступление для охвата сопок с запада. Кроме того, командиром 1-го Сибирского корпуса был направлен 36-й полк со стороны Сахэтунь. Впоследствии для атаки сопок было выделено еще два полка. Общее руководство действиями 25 батальонов, предназначенных для атаки сопок, поручено было командиру 1-го армейского корпуса Мейендорфу.
Начав артиллерийскую подготовку в 15 часов, русские войска в 17 часов перешли в наступление под сильным артиллерийским, пулеметным и ружейным огнем противника. К 20 часам, когда уже стемнело, наступающие части перемешались и в беспорядке рассыпались по близлежащим сопкам. Все три командира полка 22-й дивизии выбыли из строя. Кроме множества убитых и раненых, большое число солдат было отвлечено для переноски раненых, и командному составу с трудом удавалось восстанавливать порядок. В то же время 36-й полк, наступавший с востока, начал обходить сопку с юга и ворвался в передовые окопы японцев, отбросив последних штыковым ударом, подвергаясь в сумерках ружейному огню своих войск, наступавших правее. Одновременно с этим 36-й полк начал нести большие потери от огня противника, который с юга двигался на поддержку защитников сопки и вынужден был отступить на Сахэтунь. С запада наступал Путилов, имея один полк развернутым, а другой в резерве. Переправившись через реку, Путилов уже в темноте двинул свои войска к сопке, что западнее Новгородской. Под сильным огнем войска Путилова ворвались в передовые окопы, и к полуночи после упорного штыкового боя сопка, защищаемая резервным японским полком, находилась в руках русских. Тем временем продолжалась атака 22-й дивизии на Новгородскую сопку. Получив приказание овладеть этой сопкой в течение ночи, Новиков в ночь на 17 октября занял исходное положение непосредственно у сопки и, направив две роты без выстрела на вершину ее, повел остальные войска вслед за ними. После короткой штыковой схватки эта сопка также была занята русскими войсками. Атака сопок стоила русским свыше 3000 человек убитыми и ранеными. Защитники сопок были почти все перебиты. Русские взяли здесь 14 орудий и 1 пулемет. Атака Путиловской и Новгородской сопок, хотя и проведенная войсками, не приученными к ночным действиям, и без взаимной связи между колоннами, закончилась удачно. Слишком выдвинутый вперед отряд Ямада лишен был нужной поддержки, очевидно, из-за отсутствия связи. 17 октября японцы очистили деревню Шаланцза, которую заняли части 10-го армейского корпуса, а на следующий день части 5-й дивизии и переброшенной сюда бригады Умесавы пытались атаковать Путиловскую сопку для создания более прочного положения выдвинутой к Сахэпу 3-й дивизии, но атака эта оказалась безуспешной, и японцы вынуждены были очистить Сахэпу.
Этим закончилась многодневная операция на реке Шахэ. Победа русских у Путиловской и Новгородской сопок имела местное значение и не оказала влияния на общий ход сражения на Шахэ. Противники остановились на занимаемых рубежах и приступили к основательному укреплению позиций в непосредственной близости друг к другу и оставались на них до начала Мукденской операции. Только изредка возникавшая между противниками перестрелка в результате деятельности разведывательных партий нарушала спокойствие так называемого “шахэйского сидения”.
Японское командование, встретив здесь некоторое упорство со стороны своего противника, отказалось от дальнейших активных действий на ближайшее время, не достигнув решительных результатов и понеся потери, по показаниям японских источников, до 20 000 человек. Русская армия, поредев в Шахэйской операции на 42 000 человек, также не достигла никаких результатов. Русские войска зарывались в землю значительно более прочно, чем японцы. Если японцы укрепляли свои позиции только в одну линию окопов с опорными пунктами для охраняющих частей, то русские строили окопы в несколько линий, соединяя их ходами сообщения. Одновременно с этим приспособлялись к обороне населенные пункты, чему способствовали их глинобитные строения, нередко окруженные такими же заборами. Операция на реке Шахэ, поглотившая 62 000 жертв, закончилась без решительных результатов для той и другой стороны. Надежда опрокинуть японцев победным шествием Куропаткина провалилась. Армия, которая в течение нескольких месяцев не в состоянии была удержать своих позиций в обороне, не была способна вернуть утерянное наступлением.